法国南部某个海滨小镇，默默无闻的粉刷工加斯帕（Gregoire Leprince-Ringuet 饰）与同龄女孩马丽安（Pauline Etienne 饰）相恋。某天，他们偶然拾到一部手机，手机里面的奇怪短信令他们颇为好奇，而桌面上那个颓废女孩的相片似乎也紧紧抓住了加斯帕的眼球。数日后，他们按照短信的内容跟踪了两名当事人——消瘦的青年龙（Swann Arlaud 饰）和颓废女孩山姆（Moon Daily 饰），结果这两人竟相约在山中自杀。加斯帕和马丽安匆忙营救，龙气绝身亡，山姆则捡回一条命。 在此之后，加斯帕找到了山姆所玩的虚拟网络游戏“黑洞（Black Hole）”，渴望再次遇见那个神秘的女孩山姆，却由此走入一条充满凶险的黑暗之途……
影片讲述一名少女在人类灭绝后，被一个用于构造生命让人类重现于地球、被称为“母亲”的机器人所创造，成为了新一代人类中的第一位，并且与“母亲”保持着独特的关系，然而一名受了伤的陌生人的到来使得这个关系受到动摇，让这名少女对于母亲告诉自己关于外面世界的一切以及母亲的意图产生了怀疑。
近未来，科学家研发出可以窥探人类脑中世界的MRI扫描器。借助该扫描仪的帮助，警方可以从死者临终前看到的影像中追查线索。名为科学警察研究所法医第九研究室的机关，正是运用MRI扫描技术的经营机关。作为“第九”室长的警视正薪 刚（生田斗真 饰），曾经见过堪称地狱般的罪犯之脑。这一天，新人研究员青木一行（冈田将生 饰）被分配到“第九”，他很快就接触到一桩诡异的案件。某个男子因涉嫌杀害全家而被判处死刑，薪刚和青木一行对死刑犯露口浩一（椎名桔平 饰）的大脑研究时意外发现，灭门案中失踪的女儿露口绢子（织田梨沙 饰）居然挥舞着利刃刺向家人。以此为契机，连锁事件接连发生，甚至指向了“第九”的禁忌之地——贝沼事件，当初薪刚的好友铃木（松坂桃李 饰）以生命为贝沼事件画上血淋淋的句号，而今黑暗的秘密逐渐浮出水面…… 本片根据清水玲子于1999—2012期间连载的同名漫画改编。
故事背景是未来世界的洛杉矶，此时已有三十万的外星人劳工移民进入美国，跟地球人打成一片。地球刑警塞克斯的搭档惨遭杀害，为了找出真凶，他只有接受外星族警察法兰西斯作为新搭档。在追查真相过程中，两个不同种类的刑警逐渐消除了对彼此的不信任，以及克服在不同种族查案时遇到的阻碍，合力对付主要的嫌疑犯——不怀好意的地球企业家泰伦斯·史丹普。
